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Die vorliegende Erfindung betrifft eine vertikale
Brennkraftmaschine mit hängenden Ventilen, deren Kurbelwelle
vertikal angeordnet ist.
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Ein Beispiel für eine herkömmliche vertikale
Brennkraftmaschine mit hängenden Ventilen (FR-A-2 534 626) ist in
Fig. 5 bis 7 der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Die
Bezugsziffer 1 bezeichnet einen Zylinderblock mit einem
Zylindermantel 1A, dessen Mittellinie waagerecht ist,
einen Zylinderkopf 1B und einen Zylinderkopfdeckel 1c,
und 2 bezeichnet ein Kurbelgehäuse, das mit dem
Zylindermantel 1A des Zylinderblocks 1 verbunden ist. Eine
Kurbelwelle 4 ist in der Mitte des Kurbelgehäuses 2
vertikal durch Lager 3 gehalten, 5 bezeichnet einen Kolben,
und 6 bezeichnet ein Pleuel.
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In dem Zylinderkopf 1B sind ein Ansaugventil 7 und ein
Auslaßventil 8 als hängende Ventile angeordnet. Das
Ansaugventil 7 und das Auslaßventil 8 sind Teil eines
Ventilmechanismus mit einer Nockenwelle 9 (in Fig. 6
gezeigt), die sich synchron mit der Kurbelwelle 4 dreht,
einem Paar von Stößelstangen 107 und 108 im oberen und
unteren Teil des Zylinderkopfes, die sich durch die
Rotation der Nockenwelle 9 in einer geraden Linie
hin- -und herbewegen, zwei Schwinghebeln 117 und 118, die sich
durch die Betätigung der Stößelstangen 107 und 108
auf-
-und abbewegen, und einer Rückholfeder 127, die jedem
Ventil 7 und 8 zugeordnet ist.
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In Richtung des Zylinderdeckels 1C gesehen, mündet rechts
von dem Zylinderkopf 1B ein Ansaugkanal 137 und links
davon ein Auslaßkanal 138. Das heißt, daß der Ansaugkanal
137 und der Auslaßkanal 138 münden, daß Ansaug- und
Auslaßgase kreuzweise strömen können. Das Ansaugventil 7
und das Auslaßventil 8 sind parallel zueinander in der
gleichen vertikalen Ebene angeordnet, wobei das
Ansaugventil 7 höher positioniert ist. Wie in Fig. 7 gezeigt
ist, liegt der Ansaugkanal 137 zwischen der Stößelstange
107 für das Ansaugventil und der Stößelstange 108 für das
Auslaßventil, und er verläuft entlang einer gedachten
geraden Linie schräg nach oben zu dem Ansaugventil 7.
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In dem Zylinderkopf 1B ist der untere Teil der Öffnung
des Ansaugkanals 137 tiefer positioniert als der obere
Teil der Öffnung des Auslaßkanals 138 (siehe Fig. 7).
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Die Stelle, an der ein Vergaser 14 mit der Öffnung des
Ansaugkanals 137 verbunden ist, liegt auf der gleichen
Höhe wie die Stelle, an der ein Auspufftopf 16 mit der
Öffnung des Auslaßkanals 138 verbunden ist.
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Der Vergaser 14 ist direkt mit der Öffnung des
Ansaugkanals 137 verbunden, ein Luftfilter 15 ist mit dem
Vergaser 14 verbunden, und der Auspufftopf 16 ist mit der
Öffnung des Auslaßkanals 138 verbunden. Die Bezugsziffer
17 bezeichnet einen Krümmer, der den Vergaser 14 mit dem
Luftfilter 15 verbindet, und 18 ist ein
Luftfilterelement.
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Wie in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, ist eine Schallhaube 19
über dem Zylinderblock 1 und dem Kurbelgehäuse 2
plaziert, in der die Kurbelwelle 4, das Schwungrad 20 und
das Gebläse 21 angeordnet sind. Die Ziffer 22 bezeichnet
einen Wiederaufspulanlasser, und 23 einen Kraftstofftank.
Die Zündkerze 24 und der Anlassermotor 25 sind auf der
gleichen Seite des Blockes wie der Auspufftopf 16
angeordnet.
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Bei dieser herkömmlichen vertikalen Brennkraftmaschine
mit hängenden Ventilen stellen sich jedoch folgende
Probleme:
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1. Die Position für den Einbau der Zündkerze 24 ist
begrenzt. Das heißt, da der Ansaugkanal 137 bzw. der
Auslaßkanal 138 auf den beiden Seiten des
Zylinderkopfes 1B öffnet, muß die Position zum Ausbau einer in
dem Zylinderkopf eingebauten Zündkerze in einem
möglichst spitzen Winkel von dem Auslaßkanal 138 weg nach
oben gerichtet sein, um die Wartung zu vereinfachen.
Der Grund dafür ist, daß der Auslaßkanal 138 durch
Abgaswärme erwärmt wird, wenn der Motor arbeitet.
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2. Die Verbrennungskammer des Zylinderkopfes 1B kann
nicht ausreichend abgekühlt werden.
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3. Das Auspuffsystem, das auf der Leeseite der Kühlluft
positioniert ist, kann nicht ausreichend abgekühlt
werden. Es ist unter anderem nicht möglich, den
Bereich um den Auslaßkanal herum abzukühlen, und die
Ventilführung kann zum Teil aufgrund der
unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen der
Ventilführung und dem Zylinderkopf abfallen, welche beide in
dem Zylinderkopf befestigt sind.
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4. Der Ansaugkanal 137 hat einen aufwärts gerichteten
Verlauf, und Kraftstoff in Form von Fluidtropfen neigt
dazu, zurück zu dem Vergaser 14 zu strömen.
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Um die oben angeführten Probleme zu bewältigen, ist es
ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine vertikale
Brennkraftmaschine mit hängenden Ventilen
bereitzustellen, welche die Fluidität des Luftkraftstoff-Gemisches in
dem Motor verbessert, die Kühlwirkung der Kühlluft
steigert und die Wartung verbessert.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine vertikale
Brennkraftmaschine mit hängenden Ventilen vorgesehen, mit
einer vertikal angeordneten Kurbelwelle und mit einem
horizontal angeordneten Zylinder, die einen auf einer
Seite des Zylinders angeordneten Vergaser und einen auf
der anderen Seite des Zylinders, insgesamt gegenüber dem
Vergaser angeordneten Auspufftopf aufweist, und bei der
ein mit dem Vergaser verbundener Ansaugkanal einen
horizontalen geraden Abschnitt und einen gekrümmten Abschnitt
hat, der zu einem Ansaugventil führt, und bei der die
Mittelachse des horizontalen geraden Abschnitts und die
Mittelachse des Vergasers im wesentlichen auf der
gleichen geraden Linie in der gleichen horizontalen Ebene
ausgerichtet sind, wobei eine Verlängerung der
Mittelachse eines mit dem Auspufftopf verbundenen Auslaßkanals
sich durch ein Auslaßventil erstreckt und eine
Verlängerung der Achse des horizontalen geraden Abschnitts schräg
von unten schneidet.
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Mit einem gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten
Motor lassen sich die folgenden Effekte erzielen:
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1. Da der Auslaßkanal an der unteren Fläche des
Zylinderkopfes geöffnet ist, kann ein gekrümmter
Auspufftopf über der linken Seite des Zylinderkopfes
eingebaut werden, wodurch ein größerer Freiheitsgrad für
die Anordnung einer Zündkerze erreicht werden kann.
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2. Wie in dem herkömmlichen Motor befindet sich ein Teil
des Auslaßkanals nicht in dem Durchgang der Kühlluft,
so daß die Kühlluft gleichmäßig strömen kann, wodurch
die Verbrennungskammer um die Zündkerze herum wirksam
abgekühlt werden kann.
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3. Die Kühlluft strömt weiter in den Bereich um das
Auslaßventil herum, so daß eine Überhitzung in einer
Ventilführung verhindert wird.
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4. Der Auslaßkanal in dem Zylinderkopf ist kürzer als
herkömmlicherweise, und aufgrund einer Dichtung kann
aus dem Auspufftopf keine Wärme entweichen, wodurch
das Auspuffsystem an dem Zylinderkopf weniger Hitze
speichert.
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5. Da die Mittelachse eines Vergasers und die Mittelachse
des horizontalen geraden Abschnitts des Ansaugkanals
im wesentlichen auf der gleichen geraden Linie in der
gleichen horizontalen Ebene angeordnet sind, strömt
das Luftkraftstoff-Gemisch beständig. Darüber hinaus
werden durch den unteren Teil der Gewindebohrung für
den Einbau des Vergasers Gußteile vermieden, und ein
Blasloch in der Gewindebohrung ist nicht notwendig.
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Die Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen
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Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht einer ersten
Ausführungsform einer vertikalen Brennkraftmaschine mit
hängenden Ventilen gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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Fig. 2 eine Ansicht aus der Richtung des Pfeils II in
Fig. 1;
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Fig. 3 eine Ansicht aus der Richtung des Pfeils III in
Fig. 2;
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Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht eines Ansaugkanals
und eines Auslaßkanals in dem Zylinderkopf der
ersten Ausführungsform;
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Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer
herkömmlichen vertikalen Brennkraftmaschine mit
hängenden Ventilen;
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Fig. 6 eine teilweise geschnittene Draufsicht aus der
Richtung des Pfeils IX in Fig. 5; und
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Fig. 7 eine teilweise geschnittene Stirnansicht aus der
Richtung des Pfeils X in Fig. 5.
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Unter Bezug auf Fig. 1 bis 4 wird eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. In
diesen Figuren bezeichnet Bezugsziffer 51 einen
Zylinderblock mit einem Zylindermantel 51a, einem Zylinderkopf
51b und einem Zylinderkopfdeckel 51c. Die Mittellinie 51d
des Zylindermantels 51a ist horizontal.
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Bezugsziffer 52 bezeichnet ein Ansaug-(Einlaß-)ventil,
und 53 ein Auslaßventil, welche beide als ein Paar von
hängenden Ventilen in dem oberen und unteren Teil des
Zylinderkopfes 51b angeordnet sind.
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In dem oberen und unteren Teil des Zylinderkopfes sind
zwei Stößelstangen 54 und 55 angeordnet, die sich
hin- -und herbewegen, wenn sich eine Nockenwelle synchron mit
einer Kurbelwelle (in keiner Fig. gezeigt) dreht. Die
Nockenwelle, die Stößelstangen 54 und 55, und zwei
Schwinghebel 56 und 57, die sich durch die Betätigung der
Stößelstangen 54 und 55 auf- und abbewegen, bilden einen
Ventilmechanismus.
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Bezugsziffer 58 bezeichnet einen Ansaugkanal, der auf der
rechten Seite des Zylinderkopfes 51b offen ist, wie es in
Fig. 4 gezeigt ist.
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Der Ansaugkanal 58 wird durch einen horizontalen geraden
Abschnitt 59 und einen gekrümmten Abschnitt 60 gebildet.
Der gekrümmte Abschnitt 60 ist mit dem Ansaugventil 52
und der horizontale gerade Abschnitt 59 mit dem Vergaser
62 verbunden. Bezugsziffer 70 bezeichnet eine Öffnung in
dem Zylinderkopf, um Kühlluft in Richtung einer
Ausgangswelle zu drücken (sowohl nach oben als auch nach unten).
Die Öffnung 70 ist auf der Seite des Kurbelgehäuses des
horizontalen geraden Abschnitts 59 von der
Zylinderkopfwand umgeben, wobei die Wand das Ende des Zylinders und
die Umfangswände der Öffnungen für die Stößelstangen
bildet. Bezugsziffer 61 bezeichnet einen Auslaßkanal,
dessen Mittellinie 61a sich durch ein Auslaßventil 53
erstreckt und den horizontalen geraden Abschnitt 59 des
Ansaugkanals 58 diagnonal von unten schneidet. In Fig. 4
ist der Auslaßkanal 61 zwischen der Mittellinie 61a und
der vertikalen Mittellinie 100 der Kurbelwelle um einen
Winkel e von 5º bis 45º geneigt.
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Das Ansaugventil 52 und das Auslaßventil 53 sind parallel
zueinander in der gleichen vertikalen Ebene angeordnet,
wobei das Ansaugventil 52 höher positioniert ist. Der
horizontale gerade Abschnitt 59 erstreckt sich zwischen
der Stößelstange 54 für das Ansaugventil und der
Stößelstange 55 für das Auslaßventil. Die Bezugsziffer 62
bezeichnet einen Vergaser. Die Wellenmitte 62a des
Vergasers ist auf der gleichen geraden Linie in der gleichen
horizontalen Ebene ausgerichtet wie die Mittelachse 59a
des horizontalen Abschnitts 59 des Ansaugkanals 58. In
Fig. 1 ist der Vergaser 62 an dem Zylinderkopf 51b
befestigt, indem ein Bolzen 63 in eine in einem Loch
angeordnetes Gewindebohrung 64 (zur Vermeidung von Gußteilen)
des Zylinderkopfes 51b geschraubt wird. Die Bezugsziffer
65 bezeichnet einen Auspufftopf, der einen rechten Körper
65a und einen linken Körper 65b aufweist, wobei der
rechte Körper 65a über dem linken Körper 65b befestigt
ist. Der Auspufftopf 65 wird eingebaut, indem eine Mutter
67 um einen Bolzen 66 in dem Auslaßkanal 61 befestigt
wird. Die Bezugsziffer 65c bezeichnet ein an dem linken
Körper 65b ausgebildetes Teil, um ein Befestigen zu
ermöglichen. Die Bezugsziffer 68 bezeichnet eine
Zündkerze, die in eine Gewindebohrung 69 des Zylinderkopfes 51b
geschraubt ist.
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Bei einer wie oben beschrieben aufgebauten vertikalen
Brennkraftmaschine mit hängenden Ventilen strömt ein in
dem Vergaser 62 erzeugtes Luftkraftstoff-Gemisch längs
des horizontalen geraden Abschnitts 59 und den gekrümmten
Abschnitt 60 nach oben in den Ansaugkanal 58, und das
Ansaugventi1 52 öffnet sich, so daß das Gemisch in den
Zylinder geführt wird. Zu diesem Zeitpunkt kühlt das
Luftkraftstoff-Gemisch das Abgas ab, da sich der
gekrümmte Abschnitt 60 in der Nähe des Auslaßkanals 61 befindet.
Der gekrümmte Abschnitt 60 schleudert das Luftkraftstoff-
Gemisch herum und führt es in den Zylinder.
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Da die Mittelachse 62a des Vergasers 62 und die
Mittelachse 59a des horizontalen geraden Abschnitts des
Ansaugkanals 58 darüber hinaus auf der gleichen geraden
Linie in der gleichen horizontalen Ebene ausgerichtet
sind, strömt das Luftkraftstoff-Gemisch beständig. Wenn
sich das Auslaßventil 53 öffnet, strömt Abgas aus dem
Zylinder durch den Auslaßkanal 61 in den Auspufftopf 65,
in dem das Gas gedämpft und abgeleitet wird. Da nicht nur
der Auslaßkanal 61 schräg nach oben in Richtung des
Ansaugkanals 58 verläuft und nach unten offen ist, sondern
auch der Auspufftopf 65 ohne ein Auspuffrohr direkt an
dem Zylinderkopf 51b befestigt ist, kann der Auspufftopf
über dem unteren Teil und der Seite des Zylinderblocks 51
angeordnet sein, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wodurch
eine höhere Kapazität und eine verbesserte Wirkung des
Auspufftopfes ermöglicht wird.
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Wie es nochmals in Fig. 2 gezeigt ist, strömt Kühlluft
aus einem Kühlgebläse (in keiner Fig. gezeigt) in die
Richtung des Pfeils A in das Innere der Ablenkplatte 71,
wodurch die in der Gewindebohrung 69 befestigte Zündkerze
68, der Zylinderkopf 51b, usw. abgekühlt werden. Zu
diesem Zeitpunkt kann die Verbrennungskammer um die
Zündkerze 68 herum ausreichend abgekühlt werden, da
Kühlluft von niedriger Temperatur von der Ablenkplatte 71
direkt zu der Zündkerze 68 strömt und den Bereich um die
Kerze herum abkühlt.
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Darüber hinaus wird durch die Kühlluft die Ventilführung
des Auslaßventils 53 ausreichend gekühlt, so daß sich das
Auslaßventil 53 und seine Ventilführung nicht festfressen
können.
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Die beschriebene Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung weist die oben beschriebenen Elemente auf und
erzielt die folgenden Effekte:
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(1) Der Auslaßkanal mündet in den unteren Teil des
Zylinderkopfes, und ein gekrümmter Auspufftopf kann
über einer Seite des Zylinderkopfes angeordnet
werden, wodurch ein größerer Freiheitsgrad für die
Anordnung einer Zündkerze erreicht und die Wartung
vereinfacht werden kann.
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(2) Ein Teil des Auslaßkanals liegt nicht in dem Weg der
Kühlluft, so daß die Kühlluft gleichmäßig strömen
kann, wodurch die Verbrennungskammer um die
Zündkerze herum vollständig abgekühlt werden kann.
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(3) Kühlluft strömt weiter in den Bereich um das
Auslaßventil und verhindert eine Überhitzung der
Ventilführung, so daß die Ventilführung niemals
abfällt.
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(4) Der Auslaßkanal in dem Zylinderkopf ist kürzer als
herkömmlicherweise, aufgrund einer Dichtung kann aus
dem Auspufftopf keine Wärme entweichen, wodurch das
Auspuffsystem in dem Zylinderkopf weniger Hitze
speichert, so daß der Kühleffekt gesteigert wird.
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(5) Die Mittelachse des Vergasers und die Mittelachse
des horizontalen geraden Abschnitts in dem
Ansaugkanal sind fast auf der gleichen geraden Linie in der
gleichen horizontalen Ebene angeordnet, woduch das
Luftkraftstoff-Gemisch beständig in dem Motor strömt
und eine hohe Leistung möglich ist. Darüber hinaus
werden durch den unteren Teil der Gewindebohrung zum
Einbau des Vergasers Gußteile vermieden, und ein
Blasloch in der Gewindebohrung ist nicht notwendig.